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设计●研究
Design. Research
汽车电气接线盒电源桩头安全设计分析
吕玉林
(安徽江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601)
摘要:简要介绍电气接线盒的分类,分析电源桩头处烧蚀的原因,重点从电源分配方式、电源桩头的固定结
构、设计验证方面,阐述了电源桩头安全设计的几点要求。
关键词:电气接线盒;电源分配;电源桩头;烧蚀
中图分类号:U463.62文献标识码:A文章编号:1003-8639(2015)12-0016-03
Automotive Electrical Junction Box Power Connector Safety Design Analysis
LV Yu-li
Anhui Jianghuai Automobile Co, Ltd, Hefei 230601, China)
Abstract: The author introduces classification of the electric junction box, analyzes reasons of the power
connector ablation, expounds the power connector safety design requirements on power distribution, the fixed
structure of power connector, design verification
Key words: electrical junction box; power distribution; power connector; ablation
随着汽车电子的快速发展,现代汽车电气化、
电子化配置越来越丰富,这使得整车的用电量在大
幅增加,限于车辆空间和布置方便,整车电源采用
集中分配的方式,发电机输出的电流到前舱电气接
线盒,经过接线盒中电源桩头的连接传递给熔断丝
和继电器,再传递到用电器。如果电气接线盒设计
直插式
印刷线路板式
电子模块集成式
不合理,尤其是电源桩头设计不良,将带来巨大的
图13种常见电气接线盒
安全隐患,甚至发生车辆电气火灾。因此整车电源
分配设计需要更加严谨,以保证汽车上的用电安全。图2所示。
本文将重点对电源桩头方面的设计做一些论述。
电源柱头处因
流过的电流大,因
1电气接线盒分类与烧蚀风险分析
此其风险也更大。
图2电源桩头固定结构
汽车电气接线盒是汽车线東设计中的重要部汽车电气接线盒本
件,它的主要作用:①是电源输入和分配的中心,身使用塑料材料成型,其烧蚀主要现象是导体短路
实现对电线束的过载保护;②是熔断器、二极管、或过载引起温度升高,塑料体由于高温,出现熔
继电器和一些电子模块的载体,实现对元器件的固化,严重时导致周围易燃物体燃烧,烧蚀后的情况
定和保护。
如图3所示。
根据现代汽车系统化、模块化的设计要求,车
用电气接线盒由最初的功能单一的简单结构,发展
成为形式多样、结构复杂的集成结构。目前在用的
电气接线盒的主要结构形式有直插式、汇流排式、
印刷线路板式、电子模块集成式。图1所示为3种
常见电气接线盒示意图。
不管何种形式的电气接线盒,为满足整车几十
安培到上百安培的电流输入,前舱电气接线盒中都
要有电源输入和输出固定的结构,即电源桩头,如
图3接线盒桩头常见烧蚀情况
收稿日期:2015-10-14;修回日期:2015-10-21
作者简介:吕玉林(1981-),男,助理工程师,主要从事汽车线東的设计开发工作, yuling(0230163com
16《汽车电器》2015年第12期
Desigbaresearch?设计?研究
出现烧蚀的原因是螺栓扭矩不足、松动,如果固,是避免烧蚀的先决条件,因此桩头的设计结
连接处直接断开,线路断电也不会出现问题,恰恰构、材质选择、硬度、扭矩大小、导电性能、电源
是藕断丝连的情况最是危险,这种情况下,导电端分配方式需要进行充分考虑。下面以两种固定结构
子仍然可以导通,但连接处的接触电阻会大幅增进行分析。
大,甚至出现电弧,热量集中在电气接线盒桩头连
1)结构1,如图5所示。
接部位,引起该处温升,当超过电气接线盒本体塑
料的耐受温度时,就会出现烧熔现象,严重时引起
明火。这些现象通过电气接线盒带载试验可以直接
>电流流向
观察到。
至熔断丝群1
2电源分配方式
整车电气架构开发之前,首先必须进行电气原
理设计,综合考虑整车的电器负载,选用合适的继
电器、BOX熔断片、MIN熔断丝等。电器负载数量
至熔断丝群2
多少、电源如何分配将决定电气接线盒的设计开
发。为了便于闻述,现将电源分配简化为线框模
式,如图4所示,电源进入电气接线盒,向熔断丝
发电机输入
至舊电池
群供电,同时向蓄电池充电。不同的分配方式,在
实际用电器工作时,在电源桩头处的温度变化就会
图5电源桩头固定结构1示意图
不同,其引起烧蚀的风险也就不一样
螺柱形式:双头螺柱,既起到固定作用,又承
电源桩头
NIN熔断丝群
担导电体的作用;螺柱选材:铜或特殊合金钢;安
>电流流向
装固定点:4个;扭矩:M6型号铜螺栓,扭矩可控
「100A熔断丝
电池正极
制在5Nmn;M6型号钢螺栓,扭矩可控制在9Nm。
优点:对于负载较少的车型,可以采用钢螺
发电机
熔斯片群
柱,便于固定。缺点:螺柱选择困难,选择电导率
(a)方式
大的铜材,材质软,超过7Nm会滑丝;而选择普通
钢材,电导率低,会导致发热量大;为增加电导率
熔断片群
MINI熔断丝群
而进行特殊表面镀层处理的钢材,成本较高。
对烧蚀的影响:整车电器负载越来越多,这种
①今100A熔断丝
蓄电池正极
结构的桩头受选材和扭矩制约很大,风险很大。
2)结构2,如图6所示。
发电机
(b)方式二
螺柱形式:单头螺柱,只起到固定作用;螺柱
图4电源分配方式示意图
选材:普通钢;安装固定点:2个;扭矩:M6型号
对于图4所示的两种电源分配设计,经过模拟
试验对比,发现①、②号桩头位置的温升情况还是
ー->电流流向
有明显变化的。试验在同一台架、同一试验条件下
进行,环境温度23℃。试验结果:方式一实测1号
至熔断
桩头最高温度93.8℃,2号桩头最高温度106.4℃;
丝群1
方式二实测1号桩头最高温度86.7℃,2号桩头最高
温度92.8℃。如果按方式一设计,遇上螺栓固定扭
至熔断
丝群2
矩不足,就可能引起电气接线盒烧蚀的情况,因此
在电源分配设计、校核过程中务必严謹,必要时可
以通过试验确认。
发电机输入
3电源桩头结构分析
至蓄电池
通过烧蚀原閃分析可知,电源桩头位置固定紧
图6电源桩头固定结构2示意图
汽车电器》2015年第12期